Question

銅在工農業(yè)生產中有著廣泛的用途。

（1）配制CuSO4溶液時需加入少量稀H2SO4，其原因是 (只寫離子方程式)。

（2）某同學利用制得的CuSO4溶液，進行以下實驗探究。

①圖甲是根據反應Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4設計的原電池，請在圖甲中的橫線上完成標注。

②圖乙中，I是甲烷燃料電池的示意圖，該同學想在II中實現鐵上鍍銅，則應在a處通入 (填“CH4”或“O2”)，b處電極上發(fā)生的電極反應式為 ；

若把II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.1 mol NaCl溶液400 mL，當陽極產生的氣體為448 mL(標準狀況下)時，溶液的pH= (假設溶液體積變化忽略不計)。

（3）電池生產工業(yè)廢水中常含有毒的Cu2＋等重金屬離子，常用FeS等難溶物質作為沉淀劑除去[室溫下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2]。請結合離子方程式說明上述除雜的原理：當把FeS加入工業(yè)廢水中后， 直至FeS全部轉化為CuS沉淀，從而除去溶液中Cu2＋。

Answer 1

(14分)

（1）Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋ ；

（2）①

②CH4 O2＋4e－＋2H2O = 4OH－ 13；

（3）Cu2＋與S 2－生成了溶度積更小的CuS沉淀，使溶解平衡：FeS(s) Fe 2＋(aq)＋ S 2－(aq)向右移動

【解析】

試題分析：（1）CuSO4 屬于強酸弱堿鹽，Cu2＋水解生成Cu(OH)2 ，為了抑制Cu2＋的水解，常常在硫酸銅溶液中加入少量稀硫酸，所以其原因是Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋ ；

（2）①將Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4設計的原電池，鐵比銅活潑做負極，插入硫酸亞鐵溶液中，把銅插入硫酸銅溶液中，如圖：

②要實現鐵上鍍銅，需鐵做陰極，與燃料電池的負極相連，即通入甲烷的電極，則應在a處通入甲烷(CH4 )，b電極是燃料電池的正極，氧氣在正極得電子，在堿性環(huán)境中與水反應，則b處電極上發(fā)生的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O = 4OH－；用惰性電極電解食鹽水的電解方程式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，陽極產生氯氣，當陽極產生的氯氣為448 mL(標準狀況下)時，氯氣的物質的量為0.02 mol，根據電解反應，同時生成NaOH0.04 mol，則溶液中c(OH－)=0.04 mol÷0.4 L=0.1 mol/L，pH=13.

（3）沉淀之間能夠相互轉化，只要Q＞Ksp，平衡就向生成沉淀的方向移動，電池生產工業(yè)廢水中常含有毒的Cu2＋等重金屬離子，常用FeS等難溶物質作為沉淀劑除去，當把FeS加入工業(yè)廢水中后，Cu2＋與S 2－生成了溶度積更小的CuS沉淀，使溶解平衡：FeS(s) Fe 2＋(aq)＋ S 2－(aq)向右移動直至FeS全部轉化為CuS沉淀，從而除去溶液中Cu2＋。

考點：考查溶液的配制，原電池的工作原理，沉淀溶解平衡的應用。

考點分析： 考點1：電化學基礎 考點2：溶解平衡 考點3：離子濃度比較 考點4：原電池 考點5：電解池 試題屬性

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